Смотрел вчера старые пленочные фотографии и задумался - а как вообще пришли к цифре? Там же не просто "сделали матрицу" - это целый переворот в физике и химии наверное. И еще интересно как именно матрица запоминает свет - там какие то полупроводники или что? Объясните популярно если можно.
Вся история начинается с фотоэффекта - открытия Эйнштейна, за которое он и получил Нобелевскую премию (не за теорию относительности, как многие думают). Фотон выбивает электрон из полупроводника. Это физическая основа всего.
Сам прибор с зарядовой связью - ПЗС или CCD - придумали в Bell Labs в 1969 году. Уиллард Бойл и Джордж Смит, тоже нобелевские лауреаты. Изначально это разрабатывалось вообще для памяти компьютеров, а не для фотографии. Первая камера на CCD появилась в 1975 году в Kodak - инженер Стив Сассон собрал устройство весом 3,6 кг, которое делало черно белый снимок 0,01 мегапикселя и записывало его на кассету. Одна фотография - 23 секунды.
Как работает матрица: каждый пиксель это маленький конденсатор из кремния. Когда на него падает свет, фотоны выбивают электроны, они накапливаются в конденсаторе. После экспозиции считываем накопленный заряд - он пропорционален яркости. Цвет получают с помощью фильтра Байера - разные пиксели закрыты красным, зеленым или синим фильтром (зеленых вдвое больше, потому что глаз к ним чувствительнее). Потом процессор интерполирует недостающие цвета для каждого пикселя.
CMOS матрицы работают по тому же физическому принципу, но у каждого пикселя свой усилитель - поэтому они быстрее и экономичнее. Сейчас почти все камеры на CMOS.
Забавно что Kodak изобрела цифровую фотографию и закопала её сама же. Сассон принес проект руководству, а те сказали "убери это в стол, зачем нам убивать пленочный бизнес". В итоге Kodak в 2012 обанкротилась именно из за цифры. Классическая история про инновации внутри корпораций.
Дополню про RAW формат, потому что это важная часть понимания как "работает" цифровая фотография.
Когда камера снимает в JPG - процессор внутри сам применяет фильтр Байера, баланс белого, шумоподавление и сжимает результат с потерями. Это уже обработанная интерпретация данных с матрицы.
RAW - это сырые данные прямо с матрицы, один заряд на пиксель. Никакой интерпретации. Поэтому RAW файл нельзя открыть без специального декодера и почему разные конвертеры из одного RAW делают разную картинку - там буквально разные алгоритмы угадывания цвета.
Раньше снимали на пленку Kodak Gold 200, проявляли сами в ванной. Запах химии, ожидание, магия. Сейчас все эти пиксели и матрицы - удобно конечно, но что то потерялось. Молодежь уже не понимает что такое ждать фотографий.
Пиксели это просто клетки которые считают фотоны. Больше фотонов поймала клетка - ярче. Три слоя с фильтрами RGB - получаем цвет. Вот и весь принцип если совсем просто.
кстати фовеон матрица у sigma работает по другому, там реально три слоя пикселей на разной глубине кремния, каждый слой поглощает свой цвет, никакого фильтра байера нет вообще... качество цвета потрясающее но шумы при высоком iso ужасные и скорость работы как у черепахи в зимней спячке
Про фильтр Байера не знал вообще - это очень интересно что зеленых вдвое больше. Спасибо за подробный ответ!